Ручной котел

или Ручной котел (реже) измеритель любви — это стеклянная скульптура, используемая в качестве экспериментального инструмента для демонстрации равновесия пара и жидкости или как предмет коллекционирования для причудливого «измерения любви». Он состоит из нижней колбы, содержащей летучую жидкость и смесь газов, которая обычно соединена с помощью закрученной стеклянной трубки , которая соединяется с верхней или «приемной» стеклянной колбой.

Ручной котел-игрушка, встроенный в шариковую ручку. Тепло кончиков пальцев увеличивает давление воздуха внутри трубки, заставляя жидкость подниматься и пузыриться в верхнюю камеру, как если бы жидкость кипела.

Механика

Ручной котел функционирует аналогично игрушке « птица-питьушка »: Верхняя и нижняя колбы устройства имеют разную температуру, поэтому и давление пара в двух колбах разное. Поскольку нижняя колба теплее, давление пара в ней выше. Разница в давлении пара заставляет жидкость перемещаться из нижней колбы в верхнюю. Таким образом:

$\Delta h={\frac {\Delta p}{\rho g}}$

где:
$\Delta h$ = высота столба жидкости над уровнем жидкости в нижней колбе
$\Delta p$ = разница давления пара между двумя колбами (которая может быть определена с помощью уравнения Антуана )
$\rho$ = плотность жидкости
$g$ = ускорение силы тяжести на поверхности Земли

Жидкость внутри ручного котла ( этанол ) на самом деле не кипит. «Кипение» вызвано соотношением температуры и давления газа . Когда температура газа в закрытом сосуде повышается, давление также растет. Чтобы жидкость могла двигаться, между двумя большими камерами должна быть разница температуры (и давления). Если держать его вертикально (с меньшей колбой вверху), жидкость будет перемещаться от колбы с более высоким давлением к колбе с более низким давлением. Поскольку газ продолжает расширяться, он будет пузыриться сквозь жидкость, создавая впечатление, что она кипит. Тот факт, что жидкость летучая (легко испаряется), делает ручной котел более эффективным. Добавление тепла к жидкости приводит к образованию большего количества газа, а также к увеличению давления в закрытом контейнере.

используют ручной котел Иногда для проявления свойств дистилляции . Поскольку в закрытой системе жидкость испаряется и конденсируется при относительно низких температурах, котел можно перевернуть, а верхний конец поместить в ледяную воду. Газообразная форма жидкости будет конденсироваться в охлаждаемой камере. Поскольку жидкость часто окрашивается красителем, но краситель не испаряется и не конденсируется при той же температуре, жидкость, конденсирующаяся в охлаждаемой камере, бесцветна, оставляя после себя пигмент .

Популярная культура

В популярной культуре ручные котлы иногда называют «измерителями любви», потому что трубка, разделяющая верхнюю и нижнюю колбы, скручена в форме сердца, а летучая жидкость окрашена в красный цвет. Счетчики любви были обычным предметом коллекционирования или сувениром. В зависимости от того, как был упакован предмет, можно было схватить нижнюю колбу, чтобы «доказать», насколько он страстный, или пара хваталась за один конец, чтобы посмотреть, кто нагнетает жидкость в колбу другого.

Ручные котлы сегодня гораздо чаще используются как научная новинка.

История

Ручные котлы появились как минимум в 1767 году, когда американский эрудит Бенджамин Франклин столкнулся с ними в Германии. Он разработал улучшенную версию в 1768 году. после чего их стали называть импульсным стеклом Франклина или пальмовым стеклом, или импульсным молотком (нем. Pulshammer ) или гидроударом (нем. Wasserhammer ).

См. также

• Закон Чарльза
• Пьющая птица
• Газовые законы
• Равновесие пар-жидкость